PEMFC不锈钢双极板表面改性用Cr-C薄膜的成分设计与制备

• 作者: 吴博 林国强 王同 邹宝捷
• 来源期刊: 表面技术
• 学科: 工学
• 关键词: 质子交换膜燃料电池 不锈钢双极板 表面改性 Cr-C薄膜 团簇加连接原子模型 成分设计 导电性能 耐蚀性能
• 年，卷（期）: 2020,（5）
• 所属期刊栏目: 专题——基于团簇理论的薄膜成分设计
• 页码范围: 61-67
• 页数: 7页
• 分类号: TG174.4|TM911
• 字数: 4862字
• 语种: 中文
• DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2020.05.007

摘要

目的 根据质子交换膜燃料电池(Proton Exchange Membrane Fuel Cell,PEMFC)不锈钢双极板的表面镀膜改性要求,探索改性薄膜成分对性能的影响规律,并提供一种行之有效的薄膜成分设计方法.方法 首先应用团簇加连接原子结构模型,结合电子轨道饱和原则,理论上设计出Cr-C 二元材料体系的最佳团簇式和最佳成分,再利用电弧离子镀技术在316L 不锈钢双极板上制备出一系列不同成分的CrxC1–x薄膜,对薄膜的成分?结构及性能进行表征和分析.结果 设计所得Cr-C 材料体系的最佳团簇式为[Cr-C4]CrC3,对应的最佳原子比成分为Cr0.22C0.78.所制备的CrxC1–x 薄膜的成分系数x 在0.05~0.23 之间变化,薄膜的导电性和耐蚀性能随着成分x 的增加,呈明显增加趋势.其中Cr0.23C0.77 薄膜的综合性能最好:在1.2 MPa 压紧力下,接触电阻为2.8 mΩ·cm2;在模拟腐蚀环境下,腐蚀电流密度仅为9.1×10–2 μA/cm2.该性能已优于美国能源部DOE 的标准指标要求.结论 Cr-C 改性薄膜的成分对导电性能和耐蚀性能有着重要的影响.由于实验制备的性能最佳的薄膜成分Cr0.23C0.77 与基于团簇加连接原子模型设计薄膜的最佳成分Cr0.22C0.78 基本相同,从而证实了依据此模型进行双极板改性薄膜成分设计是行之有效的.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	林国强	大连理工大学材料科学与工程学院	59	562	13.0	21.0
5	王同	大连理工大学材料科学与工程学院	2	1	1.0	1.0
9	吴博	大连理工大学材料科学与工程学院	3	20	2.0	3.0
13	邹宝捷	大连理工大学材料科学与工程学院	1	0	0.0	0.0